Procédé pour fabriquer des pièces en alliages d'aluminium et de silicium. La, présente invention a pour objet un procédé pour fabriquer des pièces en alliages d'aluminium et de silicium, visant à amélio rer les propriétés physiques de ces pièces, plus spécialement au point de vue de la ré sistance à la traction et -de la ductilité. Sui vant l'invention, on prépare un alliage d'a luminium et de silicium en fusion, on lui incorpore au moins un métal alcalin, tel que, par exemple, du sodium ou du potassium métallique, et on amène la masse fondue, par coulée ou autrement, à se solidifier avec une quantité du métal alcalin suffisante pour affecter favorablement la structure de l'al liage.
Une variation considérable est admissible clans les proportions des métaux de l'alliage. En général, avec une teneur en silicium jus qu'à environ 10 %, la, résistance de l'alliage à, la traction, lorsqu'il est coulé dans un moule ordinaire en sable, est augmentée par rapport à un alliage sans addition de métal alcalin, sans nuire à la faculté d'allongement.
Le procédé suivant l'invention peut être réalisé, .par exemple, de la manière suivante: On prépare un alliage d'aluminium et de' silicium, contenant de 5 à 15 % de silicium, approximativement. Ceci peut être fait, par exemple, en agitant du silicium métallique dans de l'aluminium fondu à une tempéra ture d'environ 750 à<B>800'</B> C. A l'alliage à cette température, on ajoute un métal alca lin comme le sodium ou le potassium, ou plu sieurs de ces métaux, et l'on agite vigoureu sement la masse, après quoi on la coule dans un moule. Une très faible quantité de so dium ou de potassium suffit\, par exemple environ 0,1 %, mais on obtient de meilleurs résultats avec du sodium et du potassium en semble, par exemple environ 0,05 % de cha cun de ces métaux.
Pour atteindre les meil leurs résultats, le mélange par agitation doit être rapide; et la coulée doit être effectuée promptement. La teneur en silicium est de préférence comprise- entre 6 et 15 %, la te neur de 8 à 13 % étant habituellement la meilleure. Avec la proportion mentionnée en premier lieu, des barres rondes ou éprou vettes coulées ,dans le sable, possédant une longueur de 50 mm et un diamètre de 12,5 mm, ont montré une résistance à la trae- tion d'environ 1750 kg par cm" et un allon- ,rement de 12 à 14<B>%</B>.
Avec -du fer entrant clans la constitution de l'alliage, il est dési rable que la teneur en fer soit maintenue basse, de préférence inférieure à<B>0,6</B> %, bien que dans des cas exceptionnels une teneur en fer de 1,5 % puisse ne pas être trop élevée, si la ductilité ne présente pas une grande importance.
II a. été observé que si on laisse l'alliage, après que l'addition du métal alcalin a eu lieu au repos, à l'état fondu, il est sujet, à subir un changement qui empêche d'obtenir les meilleurs propriétés dans des pièces cou lées; par suite, dans le cas où l'on coule la masse fondue, la coulée devra être effectuée sans retard inutile après qu'on a. atteint la température convenable pour la, coulée, 700" C environ.
Il est impossible de spéci fier d'une manière déterminée le temps qu'on petit laisser s'écouler avant cette coulée, tout en atteignant les avantages du procédé sui vant l'invention, étant donné que ce facteur dépend principalement des propriétés que l'on désire obtenir pour des pièces coulées. Avec une proportion acerfie de métal alcalin, il peut s'écouler un temps plus long avant la dite coulée sans détriment pour le produit, niais il est avantageux que celle-ci ait lieu promptement pour qu'il reste dans l'alliage une quantité de métal alcalin suffisante pour affecter favorablement la. structure de l'al liage.
En effet, il n'y a pas lieu de croire que tout le métal alcalin ajouté doive se re trouver dans la pièce coulée. Une partie con sidérable de ce métal alcalin est perdue. La quantité perdue petit cependant être réduite par l'addition du sodium et du potassium ou autre métal alcalin sous la forme d'un alliage aivec un métal lourd, par exemple du zinc: il a été constaté que dans ce cas, une addition de 0,02 6 du métal alcalin permet d'obtenir <B>If,</B> même résultat qu'une proportion de 0,1. du métal alcalin ajouté directement.
Dans quelques cas, l'addition, à l'alliage, d'un métal ou de métaux susceptibles de for mer des solutions solides dans l'aluminium, comme par exemple le cuivre et le zinc, est avantageuse. Ainsi, la présence de cui\- jusqu'à environ <B>0,5</B> 'ô détermine une action favorable sur la, résistance à la traction. L'addition clc, cuivre jusqu'à la, proporl.ïo de 0,3 % donne le maximum de cette amélio ration au point de vite de la résistance<B>)</B> la,
traction sans abaissement sensible de la duc tilité. Cependant, la teneur en cuivre petit être accrue jusqu'à 4 ou 5 avec une anté]io- ration marquée clans les propriétés phi-siquf-s (le l'alliage, en employant un procédé de mou lage en coquille ou traitement thermique ap proprié, par exemple tel que décrit dans le brevet suisse no 99990. En général, lorsque le cuivre existe en quantité relativement grande, il est habituellement avantageux de réduire la.
teneur en silicium, une proportion de 3 à. 10 "o cl(, silicium étant généralenier@t une teneur convenable.
L'examen microscopique des alliages for més montre que l'addition des métaux alca lins mentionnés ci.-des.c#us produit un chan@e- ment- dans la strncinre de l'alliage, ce elian- (M'ment consistant en une réduction marquée clans les dimensions des particules de sili cium et en une dispersion plus grande de celles-ci.
Ainsi, dans un alliage, coulé dans un moule en sable, contenant du silicium mais sans sodium ou potassium, le silicium se trouve sous forme (le grandes plaques ou aiguilles, tandis qu'avec l'addition de l'un ou l'autre de ces métaux alcalins, ou des deus, le silicium prend 12 forme de particules très petites, habituellement arrondies ou sphéri ques, bien rfpartics à travers la masse de l'eutectique.
L'addition de ces métaux alca lins paraît c4galement altérer la. composition de l'alliage eutectique aluminium-silicium. Sans métal alcalin, l'alliage eutectique con tient environ 11 à. 1 \? % de silicium..
Des alliages lentement solidifiés et non traités, contenant- moins que cette proportion (le si licium, consistent en eutectique plus un excès d'aluminium, et les alliages contenant plus <B>(le</B> silicium que la. proportion mentionnée, consistant en eutectique plus un excès de silicium.
D'autre part, lorsqu'on ajoute les métaux alcalins mentionnés ci-dessus, il y a dea limites de composition comprises entre 11 et 15 % (le silicium, limites entre lesquelles l'alliage peut se comporter comme un mé lange eutectique, un mélange hypo-eutecti- que, ou un inélangc@ h3-per-eul;
ectique. Il a également 6116 .constaté que le changement dans la, composition de l'eutectique est habi tuellement a,ccompahné par un abaissement (lit point de solidification, dans certains cas, jusqu'à 12 C en dessous de celui -de l'alliage eutectique normal aluminium-silicium.
Dans la description précédente, il a. été spécifié que le métal alcalin a été ajouté sous forme métallique, cette expression étant em ployée en vue d'exclure l'emploi des métaux sous la forme d'un sel. On n'a cependant pas en vue d'exclure l'addition c111 ou des mé taux alcalins en alliage avec ou en combi naison chimique avec un autre métal ou d'au tres métaux; et, en effet, il a. été constaté par les inventeurs que dans certains cas, il est particulièrement avantageux d'ajouter un alliage consistant en zinc (98 %) et sodium (? %) comme expliqué plus complètement ci-après.
Comme spécifié ci-dessus, il peut se pro- (luire une perte considérable (le métal alcalin a, la suite de l'introduction du métal alcalin léger et â bas point de fusion, sous forme pitre, dans l'alliage d'aluminium-silicium en fusion. Cette perte peut être réduite et d'au tres avantages peuvent être atteints, par l'em ploi (l'un alliage de sodium ou -de potassium, ou (les deux, avec un métal lourd. Par exem ple, on peut préparer un alliage de sodium el: de zinc, contenant environ 2 % de sodium.
Cl(-Il alliage résiste très bien- à l'oxydation, et sa, teneur en métal alcalin n'exige pas de liréea,iitions spéciales pour sa manipulation. Comme .cet alliage possède un point de fu sion relativement élevé, il se dissout lente ment ;clans l'alliage d'aluminium-silicium en fusion, et peut être saisi avec une paire de pincettes et être complètement incorporé dans l'alliage par agitation.
Des alliages de so dium ou de potassium, ou des deux, avec d'autres métaux lourds, peuvent être utilisés aii lieu et place des métaux alcalins purs, -de la manière décrite, chaque fois .que la présence de la quantité du métal d'alliage ainsi ajouté n'est pas nuisible. Le choix- du métal lourd à employer en alliage avec le métal alcalin est déterminé en partie par son action sur les propriétés de l'alliage final résultant. La quantité d'alliage de métal alcalin exigée dépend :de sa teneur en métal alcalin, et de l'efficacité de son utilisation.
Comme spéc- fié plus haut, dans le cas d'un alliage so- dium-zinc, il a été constaté que l'emploi d'une quantité de cet alliage assez grande pour in troduire 0,02 % @de sodium était suffisant pour donner des résultats satisfaisants.
On admet habituellement que la classe des métaux alcalins comprend le lithium, sodium, potassium, rubidium, et caesium. De ces mé taux, seuls le sodium et le potassium sont très communs et peuvent être obtenus è, un prix raisonnable et en quantité commerciales. Dans beaucoup de ses propriétés, le lithium se rapproche plus fortement des métaux al calins-terreux que du sodium et du potas sium; il a été constaté par les inventeurs que le lithium ne produit pas si bien l'effet voulu sur les alliages d'aluminium-siliciuni. Pour le moment présent du moins, le rubidium et le caesium sont trop rares pour être em ployés pratiquement d'une manière commer ciale, pour le procédé suivant l'invention.
Des pièces coulées, faites au moyen d'al liages d'aluminium-silicium avec addition de métal alcalin, comme décrit ci-dessus, se sont montrées particulièrement appropriées pour des procédés de laminage et de forgeage, aussi bien à chaud qu'à froid. En général, la structure plus fine, produite par l'addition de métal alcalin, améliore la qualité des alliages chaque fois qu'on désire obtenir un accroissement de la résistance à la traction et de la, ductilité.